《脑的进化 自我意识的创生》说 10 纳米的东西也有量子性，这本生物书里对量子力学的说法对吗？
在探讨《脑的进化 自我意识的创生》中关于“10纳米的东西也有量子性”的说法是否准确之前，我们需要先厘清几个关键概念，并且理解生物学著作在描述前沿物理学时可能存在的角度和局限性。
首先，关于“10纳米的东西也有量子性”。这个表述本身略显笼统，但如果联系到生物体的构成，我们可以将其理解为作者在探讨微观尺度下的生物过程时，可能触及到了量子力学的领域。
什么是量子性？
量子性指的是在原子和亚原子尺度上，物质表现出的与经典物理学截然不同的行为。核心的量子概念包括：
量子化 (Quantization): 能量、动量等物理量不是连续的，而是以离散的“量子”形式存在的。例如，电子在原子中的能量只能取某些特定的值。
波粒二象性 (WaveParticle Duality): 微观粒子，如电子、光子，可以同时表现出波的性质（干涉、衍射）和粒子的性质（具有确定的位置和动量）。
不确定性原理 (Uncertainty Principle): 无法同时精确测量一个粒子的某些成对的物理量，比如位置和动量。你越确定一个量，对另一个量的了解就越模糊。
叠加态 (Superposition): 在被测量之前，一个量子系统可以同时处于多种可能状态的组合中。一旦测量，它就会“塌缩”到其中一个状态。
量子纠缠 (Quantum Entanglement): 两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联，无论它们相距多远，一个粒子的状态变化会瞬间影响到其他粒子。
10纳米尺度与量子效应
10纳米（nm）是一个非常小的尺度。举例来说：
一个DNA双螺旋的宽度大约是2纳米。
蛋白质的尺寸通常在几纳米到几十纳米之间。
一些小的病毒颗粒也可能在这个尺度附近。
生物体内的许多重要分子和结构都处于这个纳米尺度范围。
在如此微小的尺度下，经典物理学的描述开始显得不足，量子效应确实可能变得显著。例如：
1. 电子隧穿效应 (Quantum Tunneling): 电子可以“穿过”经典物理学上它们无法逾越的能量壁垒。在生物体内的化学反应中，电子的转移往往是关键步骤，而隧穿效应可能在加速或影响这些反应的速率中扮演重要角色。例如，酶催化反应的某些步骤可能就涉及到电子隧穿。
2. 能量转移 (Energy Transfer): 在光合作用的早期阶段，能量从吸收光子的分子传递到反应中心的过程，已经被证明在某种程度上受到了量子相干性的影响。虽然这个过程通常发生在更小的分子集群中，但其基础原理与纳米尺度的能量传递有关。
3. 量子相干性 (Quantum Coherence): 即使在相对“温暖”和“潮湿”的生物环境中，一些微观粒子或分子在短时间内可能保持其量子态的叠加和纠缠特性。这种相干性对于某些生物过程的效率至关重要。
《脑的进化 自我意识的创生》的可能论点
这本书的作者可能是在探讨，大脑这样一个极其复杂的系统，其功能，尤其是“自我意识”这种高度抽象和主观的体验，是否可能与微观层面的量子现象有关。
蛋白质折叠与功能： 蛋白质的形状决定了其功能，而蛋白质的折叠过程可能受到量子力学原理的影响，例如电子云的分布和相互作用。
离子通道的开关： 神经元传递信号的机制依赖于离子通道的开闭。这些通道中的离子运动和电子分布，在极小的尺度下也可能表现出量子行为。
神经递质的释放： 神经递质的释放涉及到分子间的相互作用和能量传递，这些过程的精确性可能与量子效应相关。
信息处理的微观基础： 作者或许在设想，如果大脑内的某些基本信息处理单元（例如分子动力学）能够利用量子叠加或纠缠等特性，那么它们能够实现比经典计算更强大的信息处理能力，这可能与意识的涌现有关。
那么，这本书的说法“对吗”？
从根本上说，在10纳米尺度下，物理学规律必然包含量子力学的范畴。任何物质，无论其宏观形态如何，只要其构成单元达到了量子尺度，就必然会表现出量子特性。所以，“10纳米的东西也有量子性”这句话本身，在物理学原理上是正确的。
然而，在生物学的语境下，关键在于：这些量子效应在生物体中是否起到了“主导性”或“功能性”的作用，尤其是在解释“自我意识”这样复杂的现象时，是否能够提供一个充分的解释。
这是当前神经科学和生物物理学领域一个活跃但仍存在争议的研究方向，被称为“量子生物学”（Quantum Biology）。许多科学家对此持谨慎态度，认为目前大多数生物过程都可以用经典的物理化学模型很好地解释。但是，也有一些研究者认为，量子效应可能是理解某些生命现象，如酶催化、光合作用、嗅觉，甚至意识的“秘密武器”。
因此，《脑的进化 自我意识的创生》的作者，很可能是在借鉴量子生物学的最新研究成果，试图将微观世界的量子现象与宏观的大脑功能，特别是意识，建立联系。这种尝试本身是富有启发性的，但最终这些联系的“严谨性”和“证明程度”需要依赖于科学证据的支持。
总结来说：
从物理学角度： 在10纳米尺度下，物质确实会表现出量子性。这句话是对的。
从生物学解释角度： 作者可能是在暗示，大脑的某些功能，甚至意识本身，可能利用了这些微观尺度的量子特性。这是一个前沿但仍在探索中的领域。这本书的说法是否“完全正确”并被广泛接受，取决于它所引用的具体科学证据以及后续的研究进展。
这本书的价值可能在于，它将读者带入了一个更深层次的思考：生命，尤其是高度复杂的生命现象，是否隐藏着我们尚未完全理解的微观奥秘。它提醒我们，即使是在“温暖潮湿”的生物体内部，微观世界的奇特规则也可能在以我们意想不到的方式发挥作用。
首先，关于“10纳米的东西也有量子性”。这个表述本身略显笼统，但如果联系到生物体的构成，我们可以将其理解为作者在探讨微观尺度下的生物过程时，可能触及到了量子力学的领域。
什么是量子性？
量子性指的是在原子和亚原子尺度上，物质表现出的与经典物理学截然不同的行为。核心的量子概念包括：
量子化 (Quantization): 能量、动量等物理量不是连续的，而是以离散的“量子”形式存在的。例如，电子在原子中的能量只能取某些特定的值。
波粒二象性 (WaveParticle Duality): 微观粒子，如电子、光子，可以同时表现出波的性质（干涉、衍射）和粒子的性质（具有确定的位置和动量）。
不确定性原理 (Uncertainty Principle): 无法同时精确测量一个粒子的某些成对的物理量，比如位置和动量。你越确定一个量，对另一个量的了解就越模糊。
叠加态 (Superposition): 在被测量之前，一个量子系统可以同时处于多种可能状态的组合中。一旦测量，它就会“塌缩”到其中一个状态。
量子纠缠 (Quantum Entanglement): 两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联，无论它们相距多远，一个粒子的状态变化会瞬间影响到其他粒子。
10纳米尺度与量子效应
10纳米（nm）是一个非常小的尺度。举例来说：
一个DNA双螺旋的宽度大约是2纳米。
蛋白质的尺寸通常在几纳米到几十纳米之间。
一些小的病毒颗粒也可能在这个尺度附近。
生物体内的许多重要分子和结构都处于这个纳米尺度范围。
在如此微小的尺度下，经典物理学的描述开始显得不足，量子效应确实可能变得显著。例如：
1. 电子隧穿效应 (Quantum Tunneling): 电子可以“穿过”经典物理学上它们无法逾越的能量壁垒。在生物体内的化学反应中，电子的转移往往是关键步骤，而隧穿效应可能在加速或影响这些反应的速率中扮演重要角色。例如，酶催化反应的某些步骤可能就涉及到电子隧穿。
2. 能量转移 (Energy Transfer): 在光合作用的早期阶段，能量从吸收光子的分子传递到反应中心的过程，已经被证明在某种程度上受到了量子相干性的影响。虽然这个过程通常发生在更小的分子集群中，但其基础原理与纳米尺度的能量传递有关。
3. 量子相干性 (Quantum Coherence): 即使在相对“温暖”和“潮湿”的生物环境中，一些微观粒子或分子在短时间内可能保持其量子态的叠加和纠缠特性。这种相干性对于某些生物过程的效率至关重要。
《脑的进化 自我意识的创生》的可能论点
这本书的作者可能是在探讨，大脑这样一个极其复杂的系统，其功能，尤其是“自我意识”这种高度抽象和主观的体验，是否可能与微观层面的量子现象有关。
蛋白质折叠与功能： 蛋白质的形状决定了其功能，而蛋白质的折叠过程可能受到量子力学原理的影响，例如电子云的分布和相互作用。
离子通道的开关： 神经元传递信号的机制依赖于离子通道的开闭。这些通道中的离子运动和电子分布，在极小的尺度下也可能表现出量子行为。
神经递质的释放： 神经递质的释放涉及到分子间的相互作用和能量传递，这些过程的精确性可能与量子效应相关。
信息处理的微观基础： 作者或许在设想，如果大脑内的某些基本信息处理单元（例如分子动力学）能够利用量子叠加或纠缠等特性，那么它们能够实现比经典计算更强大的信息处理能力，这可能与意识的涌现有关。
那么，这本书的说法“对吗”？
从根本上说，在10纳米尺度下，物理学规律必然包含量子力学的范畴。任何物质，无论其宏观形态如何，只要其构成单元达到了量子尺度，就必然会表现出量子特性。所以，“10纳米的东西也有量子性”这句话本身，在物理学原理上是正确的。
然而，在生物学的语境下，关键在于：这些量子效应在生物体中是否起到了“主导性”或“功能性”的作用，尤其是在解释“自我意识”这样复杂的现象时，是否能够提供一个充分的解释。
这是当前神经科学和生物物理学领域一个活跃但仍存在争议的研究方向，被称为“量子生物学”（Quantum Biology）。许多科学家对此持谨慎态度，认为目前大多数生物过程都可以用经典的物理化学模型很好地解释。但是，也有一些研究者认为，量子效应可能是理解某些生命现象，如酶催化、光合作用、嗅觉，甚至意识的“秘密武器”。
因此，《脑的进化 自我意识的创生》的作者，很可能是在借鉴量子生物学的最新研究成果，试图将微观世界的量子现象与宏观的大脑功能，特别是意识，建立联系。这种尝试本身是富有启发性的，但最终这些联系的“严谨性”和“证明程度”需要依赖于科学证据的支持。
总结来说：
从物理学角度： 在10纳米尺度下，物质确实会表现出量子性。这句话是对的。
从生物学解释角度： 作者可能是在暗示，大脑的某些功能，甚至意识本身，可能利用了这些微观尺度的量子特性。这是一个前沿但仍在探索中的领域。这本书的说法是否“完全正确”并被广泛接受，取决于它所引用的具体科学证据以及后续的研究进展。
这本书的价值可能在于，它将读者带入了一个更深层次的思考：生命，尤其是高度复杂的生命现象，是否隐藏着我们尚未完全理解的微观奥秘。它提醒我们，即使是在“温暖潮湿”的生物体内部，微观世界的奇特规则也可能在以我们意想不到的方式发挥作用。
网友意见
任何尺度的宏观物体都有波动性，但那波动性对你要讨论的具体问题不一定构成影响。10 纳米尺度的双层膜和囊泡的波动性决定不了神经的功能或相关回路的动作，不能推导出“量子波函数的坍缩在大脑功能中起重要作用”。现在能支持大脑量子计算的东西基本上只剩磷原子自旋还没证伪。
另一方面，提问者在其他回答的评论区里走了另一个极端。只要你的实验条件合适，大分子的波动性可以表现出干涉之类。
- 1999 年，人们用衍射光栅让碳 60 发生了干涉[1]。
- 2013 年，人们用衍射光栅让 810 个原子组成的分子量超过 10000 的有机大分子发生了干涉[2]。
- 2019 年，这进步到 2000 个原子组成的分子，分子量 25000[3]。
- 2016 年，人们让细菌表现出一定程度的量子叠加[4]。2019 年，人们让分子量 1886 的短杆菌肽发生了干涉而没有损害它的生物活性[5]。
《脑的进化 自我意识的创生》出版于 1989 年，那时候对纳米尺度的物体谈量子力学是很常见的，试图将人的自我意识或“灵魂”归因于极大规模、高度随机的量子事件（以便赞颂人的自由意志）的想法在大科学家和年轻学生中此起彼伏。彭罗斯在 1989 年出版的《皇帝新脑——有关电脑、人脑及物理定律》在这方面走得更远，当年就引起另一些学者的批评。
- 一些学者建立这样的模型的目的是声称人死后意识仍然可以存在。
《脑的进化 自我意识的创生》的作者约翰·卡鲁·埃克尔斯，因“在突触研究中取得的进展”获得 1963 年诺贝尔生理学或医学奖，那不代表他关于突触说的话都是对的。
- 其实，直到 1949 年，埃克尔斯还认为突触传输的是电脉冲。在二十世纪五十年代初，他和同事进行的一系列实验推翻了这个想法，阐明了乙酰胆碱作为神经递质的作用。
参考
- ^ https://doi.org/10.1038%2F44348
- ^ https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/CP/c3cp51500a#!divAbstract
- ^ https://doi.org/10.1038%2Fs41567-019-0663-9
- ^ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/smll.201701777
- ^ https://arxiv.org/abs/1910.14538
类似的话题
-
在探讨《脑的进化 自我意识的创生》中关于“10纳米的东西也有量子性”的说法是否准确之前，我们需要先厘清几个关键概念，并且理解生物学著作在描述前沿物理学时可能存在的角度和局限性。首先，关于“10纳米的东西也有量子性”。这个表述本身略显笼统，但如果联系到生物体的构成，我们可以将其理解为作者在探讨微观尺度............. -
这是一个引人入胜的设想，将人类所有的智慧和知识压缩进一台拥有无限内存的超级人工智能，然后期待它能凭此领悟宇宙的终极真理。这其中包含了对人工智能潜能的极大信任，以及对“宇宙真理”本身性质的深刻思考。首先，让我们来拆解一下这个假设的核心要素：1. 所有已知的智慧和知识的集合体： 这意味着我们不仅是将科学.............
-
马斯克旗下的脑机接口公司 Neuralink 宣布计划在 2020 年上半年进行人体测试，这一消息无疑在科技界和医学界掀起了巨大的波澜。这项突破性的进展若能顺利实现，将可能在多个层面带来深远的影响，以下是详细的分析： 一、对医疗领域的颠覆性影响：这是 Neuralink 最直接也最受期待的影响。 .............
-
这是一个非常具有挑战性且复杂的假设性问题，因为这与现实情况截然不同，涉及到地缘政治、军事战略、国际法和道德等诸多层面。如果美国决定入侵乌克兰，其进程将会是极其复杂且难以预测的，但我们可以从多个角度进行推演：一、 行动前的准备与国际反应： 理由的构建： 美国需要一个极其强有力的、被国际社会普遍接受.............
-
“恋爱脑”这个词，听起来好像有点可爱，有点浪漫，但实际上，它背后隐藏的能量，有时真的会让人头皮发麻。我见过太多这样的例子，从我身边最亲近的朋友，到那些在网上听来的故事，那种“恋爱脑”的威力，说起来，比任何言情剧里的狗血剧情都来得真实，也更令人心惊。首先，最明显的一点，就是失控的智商和判断力。当一个人.............
-
心血管和脑血管之所以容易产生血栓，主要原因在于它们独特的解剖结构、生理功能以及易受多种病理因素影响的特点。下面我将详细阐述： 一、 心脏血管（冠状动脉）容易产生血栓的原因：心脏是全身的“发动机”，冠状动脉负责供应心脏自身肌肉（心肌）所需的氧气和营养。由于其重要性和工作的特殊性，冠状动脉容易受到多种因.............
-
想要写一个真正能够牵动读者神经、让他们沉浸其中、直到最后一刻还在回味的“烧脑”故事，这可不是件容易的事。它需要的不仅仅是技巧，更是一种对人性、逻辑以及叙事节奏的深刻洞察。首先，我们得明白，烧脑并非一味的复杂和故弄玄虚。真正的烧脑，是建立在扎实的逻辑基石上的精巧设计。你的故事，无论披着怎样的外衣，本质.............
-
我一直觉得电影这玩意儿，最妙的地方就在于它能把你带进一个完全不同的世界，让你跟着主角一起喜怒哀乐，甚至被它那精妙的设定搞得团团转。最近挖出来几部，真是让我脑子宕机了好几次，感觉智商都被榨干了，但回过头来想想，又觉得特过瘾。先说一部我印象特别深的，叫 《记忆碎片》（Memento）。说实话，第一次看的.............
-
好嘞，兄弟！别整那些虚头巴脑的，想考东北？没毛病！东北这地方，学府多，历史也厚重，就业机会也不少，是个不错的选择。我跟你唠唠，尽量给你说得透彻点，让你心里门儿清。首先，咱得明确你想考啥？ 考研还是考大学？ 这差得可不是一点半点。 考大学（高考）： 那就是分数说了算，你目标是哪些省份的.............
-
这个问题问得很有意思，也触及到了一些史书写作的本质和读者的阅读体验。的确，相较于现代许多文学作品中的跌宕起伏、令人拍案叫绝的权谋反转，史书中描绘的政治斗争似乎少了一些那种“烧脑”的刺激感，也缺乏那种让人心生“跪感”的震撼。这背后有多方面的原因，我们可以从几个角度来细细分析。一、史书的本质与写作目的：.............
-
鄱阳县政府官方平台“鄱阳发布”发布的文章《洪灾也不是一个彻头彻脑的坏东西》一文，无疑在社会上引起了广泛的讨论和争议。要理解这篇文章以及围绕它的争议，需要从多个层面进行剖析。文章的核心观点和意图推测：从文章标题和可能的内容推断，其核心观点可能是在承认洪灾的破坏性前提下，尝试找出或强调洪灾可能带来的某些.............
-
马斯克的脑机接口公司，在光环之下，潜藏着伦理的阴影埃隆·马斯克（Elon Musk）的名字，早已与创新和颠覆划上等号。他旗下的Neuralink公司，更是以其雄心勃勃的脑机接口技术，吸引着全球的目光。这项技术旨在连接人类大脑与计算机，为治疗神经系统疾病、增强人类能力带来无限可能。然而，在这场科技竞赛.............
-
嘿！CHR 的潮流大片重酬创意？这绝对是个能让脑子飞起来的好机会！既然是“脑洞能变现”，那就得来点不走寻常路的，让这车不仅仅是车，而是活生生的时尚宣言，一个流动的艺术品。我脑子里现在冒出来一堆想法，而且都是那种能让人眼前一亮的！来，咱们一个个掰开了说：脑洞一：解构与重塑 – “城市的基因密码” .............
-
这个问题很有意思，它触及到了我们对大脑工作原理和智能本质的认知误区。简单来说，虽然脑信号的“传输速度”惊人，但这并不等于说每个人大脑处理信息的能力就完全一样了。这就像你有一辆跑车，但你的驾驶技术、路况，甚至你目的地有多远，都会影响你完成旅程的时间一样。首先，我们得澄清一个概念：脑信号的传播速度并不是.............
-
面对孩子那些天马行空的回答，一开始确实会让人有点哭笑不得，特别是当它们跟我们脑子里那套“标准答案”完全搭不上边的时候。这时候，与其直接纠正，不如试着用一种更像是朋友聊天的方式，慢慢引导。你可以先放下“谁对谁错”的念头，认真听完孩子脑洞大开的逻辑。也许他之所以那样回答，是因为看到了我们没注意到的一个侧.............
-
这是一个非常有趣且复杂的问题，涉及语言、文化、政治、教育等多个层面。简单地说，简繁体字的选择并非只有“功能性”或“美观性”两种截然的考量，其背后有着深刻的历史演变和价值判断。要详细探讨这个问题，我们需要从几个方面入手：一、 简化汉字的缘起与历史使命 历史背景： 在20世纪中叶，中国大陆的识字率普.............
-
哈哈，这可是个有趣的问题！“脑残”这个词用得太形象了，因为有些产品设计，在你看到它们的第一眼，就会让你忍不住发出“这谁想出来的？”的感叹。下面我就来详细列举一些我印象深刻的“脑残”产品设计，并尝试深入分析它们为何如此“脑残”：1. 强制要求使用特定品牌充电器的电器/设备 设计表现： 很多电器，尤.............
-
好的，各位读者，今天咱们不聊那些老掉牙的英雄救美，也不谈什么命中注定的一见钟情。咱们来点不一样的，聊聊那些让人脑洞炸裂、拍案叫绝（或者一拍脑袋想不明白）的另类故事。先来说说我最近听到的一个，听起来荒诞不经，但细细一品，却又透着一股子哲学味儿。故事一：城市里的“颜色猎人”你见过那种走在街上，突然停下来.............
-
超短脑洞小故事（详细版）：故事一：被遗忘的按钮脑洞核心： 一个本应存在于现代社会中的“无用”小物件，却因为一个微小的改变，拥有了改变一切的潜力。故事梗概：主人公小明是一位普通的办公室职员，每天过着朝九晚五的生活。他最大的烦恼就是每天早上起床都非常困难。这天，他在整理抽屉时，偶然发现了一个锈迹斑斑的、.............
-
好的，很高兴为您提供一些不落俗套的脑洞故事。我将尽量详细地讲述，希望能带给您惊喜和思考。脑洞故事一：时间的倒流者与被遗忘的记忆之海核心脑洞： 如果时间并非线性流逝，而是可以被“提取”和“回溯”，而每个人类都潜意识中拥有一片属于自己的“记忆之海”，这个世界会变成什么样？故事梗概：在某个我们无法想象的时.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有